临床工程维修工作中芯片级维修的步骤与前景展望

曾彩辉 丘秀生 冯定 牟强善 李敬忠

1 中山大学附属第三医院设备科 （广东 中山 510630）

2 水城县人民医院设备科 （贵州 六盘水 553003）

3 日照市中心医院医学装备部 （山东 日照 276800）

4 河南省电子信息产品质量监督检验院 （河南 郑州 450003）

内容提要： 芯片级维修工作枯燥而又有高度的挑战性。这项工作的意义在于把原本模块级的维修，变成了芯片级的维修，极大降低了维修的成本。精密医疗设备几万、十几万元的维修费用，成本就可以降低为几元、几十元，还能通过维修案例的汇总分析，了解到故障频发的原因、是否有设计的缺陷、元器件参数选用的不合适等情况，减少故障恢复的时间成本和资金成本。

芯片级维修工作其意义在于把原本模块级的维修，变成芯片级的维修，精密医疗设备几万、十几万元的维修费用成本就可以降低为几元、几十元，极大降低了维修的成本。另外，通过维修案例的汇总分析，还可以了解到故障频发的原因、是否有设计的缺陷、元器件参数选用的不合适等情况，从而减少故障恢复的时间成本和资金成本。

1.临床工程维修工作中芯片级维修技术步骤

芯片级维修是维修技术中的最底层技术，不论设备怎样升级换代，电路板如何与阻性元件、容性元件、感性元件和负阻性元件（电源）的集合，一但将其学成，就很难被市场淘汰[1-3]。芯片级维修是通用技术，不分设备和行业，以不变应万变，该技能的掌握可谓一劳永逸[4]。为了提高临床工程师的维修技术，本文就芯片级维修需要注意的8个步骤进行简单概述。

1.1 拍照与标记

维修线路板，首先对线路板正反面拍照，然后把照片彩色打印出来，对照线路板上元器件的具体规格型号标记在打印纸的对应位置上，尽量采用修图方式进行标记[5]。采用手写标记不容易实现标准化识别。因为照片难以把元器件上的所有字符拍摄清楚，况且还有的元器件是立着的，有的相互遮挡。

1.2 元器件数据表获取

将所有的稍微复杂的元器件的datasheet表打印出来，尤其是管脚的定义[6]。当然基本的电子电容、电感就没有必要了。

1.3 拆掉部分元器件

然后将线路板上的元器件部分需要拆掉。记下各自位置后保留好。拆掉这些元器件不是要扔掉，而是要在绘制好电路图后要恢复到原来的位置。其中不影响绘制工作的元器件可以不用拆掉。

1.4 确定焊脚间相互关系

确定线路板上每个焊脚的相互关系很关键。多焊脚的相互关系有主次之分。主要芯片的各种电源正负极、信号输入输出端、系统信号的流向是主要的关注点[7]。不管这块线路板的结构是几层，最底下一层到最上面一层总是有进有出的对应关系，这种对应关系总能找得到。确定焊脚间相互关系是芯片级维修的主要的工作量。常见的双面线路板，每面有几百个、几千个焊脚，两两测试通断，可以采用自制的50路或100路通断测试仪进行快速测试。但是如果对主要元器件的原理和管脚定义熟悉的话，可以减轻很多的工作量。

1.5 绘制电路图

根据焊脚之间的连通关系，结合线路板上元器件的管脚定义，绘制电路图。与按照电路图生产线路板的过程相反，依据线路板实物绘制出电路图的过程被称为反求。

1.6 制定验收程序

根据绘制的电路图分析工作原理和信号流程，制定用于验收的程序。验收程序就是假设在某个芯片的某个输入信号端加注什么样的信号源，对应着后续电路的哪个输出端会有什么样的输出变化，就能说明这部分电路是功能正常的，如分析出开关电源的启动信号怎么观测等[8]。

1.7 复原拆掉的元器件后进行验收

将拆掉的元器件复原到原来的线路板上，按照第6步的验收程序进行分段验收。如验收不过去，即说明这段电路有问题。依据绘制出来的电路图，那就可以完美解决问题了。

1.8 汇总本线路板维修案例

将这块线路板上发生过的故障进行网上搜索和案例汇总，按照同一个格式书写，便于发现故障的规律，制做故障处理过程表格，以后更快速处理相同故障[9]。

上述8个过程依据线路板上元器件的多少、主芯片的性质不同以及执行者经验多少而需要的时间不同。简单来说整个过程需要时间与线路板的复杂程度直接相关，也与从事这项工作的工程师的知识积累和工作效率有关，如一块某血透机的开关电源，资深工程师用了超过30个工作日。

2.临床工程维修工作中芯片级维修技术展望

临床工程维修工作中芯片级维修技术这项工作的意义最大化在于供求信息的快速交流。手里有电路图的工程师和需要维修的客户之间要进行快速匹配。一边是工程师手里有电路图，却没人找上门来修，另一方面其他医院坏了线路板，短时间不知道找谁去修。理论上一旦反求出某种机型的某块电路板的电路图，就意味着全部使用该型号机器的医院用户都能得到受益。此时的工时成本已经全部形成，二次使用的全部成本极少。

临床工程维修工作中芯片级维修技术这项工作的意义还在于把原本模块级的维修，变成了芯片级的维修，极大降低了维修的成本。几万、十几万元的维修费用，成本就可以降低为几元、几十元。还能通过维修案例的汇总分析，可以了解到故障频发的原因、是否有设计的缺陷、元器件参数选用的不合适等等情况[10]。

2.1 开关电源芯片级维修是一个很好的突破口

首先是因为电源故障在所有的故障当中占比例最高，其次是因为开关电源工作原理相对类似，再者是开关电源输入输出信号较少，便于离开所在机器进行功能验证，线路板的好坏能在维修工作台上判断清楚，可以加上对应的模拟的负载测试[11]。

2.2 各类主板的芯片级维修很有难度

因为各类主板或者控制板需要了解每个具体的控制信号的逻辑关系，这就需要对于整机的所有控制信号全部明确[12]。现代的医疗仪器绝大多数都用到了高级计算机的总线结构，板件间信号流程复杂，短时间内很难理清头绪，难度可想而知[13]。

2.3 加强横向技术联合是出路

由于医疗设备上的线路板种类繁多，这就需要更多的临床工程师参与绘制电路图这项工作，也需要更多的临床工程师互相交流信息，避免重复劳动，让供需双方的信息快速匹配，把独有的技术资源变成艰苦劳动的收益。

3.小结

芯片级维修工作枯燥而又有高度的挑战性，但是很有意义。通过临床工程师之间的横向技术交流和需求信息匹配，能够使得反求出来的线路图以及制定出来的验收程序具有极强的实用价值，将板级的昂贵维修费用降低为低廉的元器件级别的费用支出，具有广阔的技术和市场前景。